Zakład Geomorfologii i Geologii Czwartorzędu — PROCEDURA

Skanowanie hiperspektralne

Przygotowanie rdzeni

Wskazane jest skanowanie świeżych rdzeni, możliwie szybko po otwarciu ze względu na postępującą z czasem degradację pigmentów. Rdzenie muszą zostać oczyszczone i w miarę możliwości wyrównane. Należy usunąć wierzchnią warstwę osadu, starając się nie powodować powstawania linii po wyrównywaniu. Jest to szczególnie istotne w przypadku drobnej laminacji. W przypadku osadów przechowywanych przez dłuższy czas, należy zwrócić uwagę na usunięcie oznak utlenienia, wtórnej krystalizacji, biofilmów i tym podobnych.

Woda i wilgoć na powierzchni rdzeni, oraz świeże, ciemne osady znacząco utrudniają analizę spektralną. Po oczyszczeniu rdzenie należy zabezpieczyć i pozostawić w ciemnym pomieszczeniu do czasu wyschnięcia powierzchni. Rdzenie można pozostawić w otwartych D-tubach. Na czas schnięcia rdzenie przechowywać w ciemnym miejscu w celu uniknięcia fotodegradacji pigmentów. Rdzeni nie należy pozostawiać do wyschnięcia na długo, ponieważ zaczną pękać. Drobnoziarniste osady mineralne zaczną pękać prędzej od biogenicznej gytii. W przypadku nowego materiału rdzenie należy obserwować w celu oceny optymalnego okresu wysychania. Przeważnie materiał można przygotować po południu i sprawdzić na drugi dzień rano.

Jeśli rdzeń jest wyrównany, ale jedna ze stron się zapada, można zastosować podkładkę w celu wyrównania poziomu rodzenia.

Przygotowanie do pracy

Wybór ustawień

Wąskie rdzenie (Φ 63 mm): obiektywy 50.0 mm oraz 18.5 mm; razem z aluminiową szyną.
Szerokie rdzenie (Φ 90 mm): obiektyw 18.5 mm; bez aluminiowej szyny.

Nie należy wykręcać obiektywu przy poluzowanej obręczy.
Obręcz luzować tylko w czasie ustawiania ostrości.

Zdjęcia obiektywów znajdują się w sekcji Załącznik 1: obiektywy.

Przygotowanie stanowiska

Włączyć zasilacz awaryjny UPS pod stołem.
Włączyć komputer (przełączniki od dołu do góry).
Włączyć iluminator (przełącznik z przodu urządzenia).
Upewnić się, że włączony jest tryb VNIR (przełącznik z przodu urządzenia).
Ostrożnie usunąć osłonę obiektywu.

Upewnić się, że wybrany jest właściwy obiektyw (Załącznik 1: obiektywy).
Ułożyć rdzeń na prowadnicy, stropem do góry.
Ustawić stolik ze wzorcem bieli oraz focus grid na równi z powierzchnią rdzenia.
Ustawić miarkę na równi z rdzeniem, możliwie równolegle.

W miarę konieczności ułożyć miarę na rdzeniu, równoległe ułożenie miary jest priorytetem. Lepszy wynik osiągnie się przy minimalnie różnym poziomie między miarą a osadem, ale przy zachowaniu równoległego ułożenia. Wzrost kąta między osią miary i rdzenia skutkuje zniekształceniem na etapie przetwarzania danych. Określenie właściwej pozycji stropu i spągu na mierze jest czynnikiem krytycznym.
Ostrożnie umieścić wzorzec bieli na stoliku (sztabka BaSO₄); łapać tylko za boki i delikatnie usunąć kurz (na przykład chusteczkami do obiektywów).
Jeśli poziom rdzeni jest do siebie mocno zbliżony, nie należy korygować ustawień kamery.
Na stoliku, na części zajętej przez biały plastikowy blok umieścić papierową etykietę z symbolem rdzenia (Załącznik 2: etykiety).

Oprogramowanie Lumo Scanner

Zakładka Setup

Pole Camera, wybrać odpowiednią kamerę – Connect.

W tej chwili jedyna dostępne urządzenie to kamera VNIR.
Pole calibration pack wybrać odpowiedni plik kalibracyjny, zależny od obiektywu.
- Obiektyw 18.5 mm
  
  Specim\Documents\Calibration\560025_20211124_OLE18.5_calpack.scp
- Obiektyw 50.0 mm
  
  Specim\Documents\Calibration\560025_20211124_OL50_calpack.scp
Zmiana obiektywu wymaga ponownego uruchomienia programu i połączenia z kamerą.
Pole Capture folder: wybrać folder, w którym będą zapisywane dane.
Pole Dataset prefix: wspólny przedrostek (prefix) zbioru danych (np. GOR-20).
Pole Motor 1: połączyć program z napędem skanera – Connect.

Zakładka Adjust

Panel Spectral Camera sCMOS pole Spectral binning: 2.

W przypadku skanowania tylko w celu wykonania dokumentacji fotograficznej można zmienić wartość na wyższą.
Panel Spectral Camera sCMOS pole Spatial binning: 1.

Ta wartość ma charakter stały, nie należy jej zmieniać.
Ustawić kamerę na takiej wysokości, aby objęła cały rdzeń razem z miarą oraz niewielkim zapasem (około 1 cm) z obu stron. Rdzeń można przesuwać do przodu i do tyłu odpowiednimi przyciskami w polu Motor. Przy podglądzie należy upewnić się, że widać całość rejestrowanego przez kamerę obrazu.
Po wybraniu odpowiedniej wysokości należy ustawić skaner na obszar focus grid w polu Sensor 1 position – Go.

Ekspozycja
W panelu Spectral Camera sCMOS ustawić opcje ekspozycji.

Celem jest zmaksymalizowanie jasności bez osiągnięcia nadmiernej ekspozycji (overexposure) widocznej jako czerwone piksele na podglądzie.
W panelu Detector (lewy górny wykres) przesunąć białą, pionową linię na środek białego pola focus grid możliwie blisko środka pola focus grid (centralnie pod obiektywem).

Wartości rejestrowane na linii widoczne są w panelu Wavelenght (dolny lewy wykres). Celem jest osiągnięcie maksymalnej wartości dla białej krzywej bez przekroczenia maksymalnych wartości na osi Y (pozostawić pewien zapas). Zwiększenie jasności polega na zwiększeniu wartości czasu ekspozycji (exposure time, ET). ET zmienia się odwrotnie do częstotliwości wyświetlania klatek (frame rate, FR).
Metodą prób i błędów ustawić FR (frame rate), zastosować wartość – Apply, ustawić maksymalną możliwą ekspozycję, zastosować wartość – Apply. Sprawdzić wykres w panelu Wavelenght (lewy dolny wykres), w miarę konieczności skorygować, za każdym razem ustawiając wartość – Apply.

Każda zmiana wysokości stolika lub kamery (dystansu optycznego) wymaga korekty jasności i zastosowania nowych wartości.

Ostrość
Po uzyskaniu właściwej jasności należy dokonać korekty ostrości w oparciu o wykresy: Waterfall (prawy górny wykres) oraz Pixels (prawy dolny wykres). Pomoc stanowi również prawy panel Focusing.
Należy obracać obiektywem tak aby osiągnąć możliwe wyraźne białe i czarne pasy na wykresie Waterfall oraz możliwie spłaszczone piki, o wyraźnych krawędziach na wykresie Pixels.

Wykres Waterfall można przybliżyć i oddalić menu prawego przycisku myszy, po odznaczeniu opcji fit to window. Ostre krawędzie na wykresie Pixels oznaczają wysoki kontrast między czarnymi i białymi pasami pola focus grid. Kolor paska w panelu Focusing należy traktować jako wskazówkę. Metodą prób i błędów, przez przekroczenie ostrości w obu kierunkach zawęzić pole wyostrzania w celu osiągnięcia możliwie ostrego obrazu. Dobry obraz jest wyraźny na wykresie Waterfall, „kanciasty” na wykresie Pixels a panel Focusing pokazuje pomarańczowy lub zielony pasek. Pasek wyświetla się po kliknięciu Run.

Prędkość skanowania
Prędkość skanowania należy ocenić na podstawie pola widzenia kamery (field of view, FOV).
Najpierw w zakładce Adjust przesunąć zdecydowanie rdzeń przyciskami w panelu Motor, aby oszacować zakres pola widzenia.
Przejść do zakładki Capture.
Upewnić się, że widoczny jest cały obraz z kamery.

Wykres można przybliżyć i oddalić menu prawego przycisku myszy, po odznaczeniu opcji fit to window.
W panelu Motor przesuwać rdzeń do przodu, tak aby pojawiła się poprzeczna miara poprzedzająca strop.

Przy przesuwaniu rdzenia obraz jest zniekształcony wzdłuż dłuższej osi, ze względu na stałą prędkość ruchu.
Wykonać zrzut ekranu, wkleić na przykład do MS Paint i dokładnie odczytać wartość na miarce, wyrażoną w mm.

Należy upewnić się, że wyświetlany obraz to cały obraz rejestrowany przez kamerę. Podgląd ma tendencję do przybliżania środka kadru.
Wrócić do zakładki Adjust. W panelu Scanning speed calculation wybrać opcję Field of view. Wprowadzić odczytaną wartość FOV wyrażoną w mm.
Alternatywnie można wykonać krótki skan i odczytać wartość z wygenerowanego pliku.

Długość skanowania
Panel Sensor 1 positions.
- Pole Target start: 180 mm, tak aby widoczna była etykieta (oryginalnie 250 mm).
  
  Wartość stała.
- Pole Target stop: długość rdzenia (mm) + 300 mm.

Zakładka Capture

Upewnić się, czy na dysku jest wolne miejsce.

W dolnej części okna widoczne jest Free disk space. Musi mieć wartość minimum 10 minut.
Sprawdzić Traffic lights.

Wszystko powinno być zielone poza Trigger mode, które pokazuje się na czerwonym tle jako internal. Sensor temp (Temperatura kamery), może być wyświetlona na pomarańczowym tle, ale nie należy zostawiać urządzenia włączonego bezczynnie, tak aby się nie przegrzało.
Uzupełnić dane w panelu Metadata:
- Pole Dataset name: kod rdzenia
  
  Jeśli Dataset prefix to GOR-20, wtedy Dataset name to np. 01 dla rdzenia GOR-20/01.
- Jeśli rdzeń wykracza poza miarę, należy zeskanować go dwukrotnie, od stropu i od spągu.
  
  W takim przypadku do Dataset name dodać podkreślenie i przyrostek (sufix) front lub rear (np. 01_front). W ten sposób skanowanie od strony stropu jest zawsze sortowane leksykalnie przed skanowaniem od strony spągu.
- Właściwy Dataset name powinien mieć następującą formę:
  - 01: skanowanie całego rdzenia.
  - 01_front: skanowanie rdzenia od stropu.
  - 01_rear: skanowanie rdzenia od spągu.
Pole Operator: inicjały osoby wykonującej skanowanie.
Wyłączyć monitor, zgasić światła w pomieszczeniu, zamknąć drzwi i wywiesić kartkę informującą o skanowaniu.
Połączyć się z komputerem korzystając ze zdalnego pulpitu.

Odpowiedni plik *.vnc znajduje się na serwerze:
Public\Sprzęt i programy\Network\B106_HSI.vnc

TightVNC: https://www.tightvnc.com/download.php
RealVNC: https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/
Rozpocząć skanowanie guzikiem Record.

Zakończenie pracy

Jeśli nie została przekroczona pojemność dysku skanowanie powinno zakończyć się bez błędów.

Poczekać aż szyna wraz ze rdzeniem wróci na pozycję początkową (komunikat Homing).

Nigdy nie przesuwać szyny ręcznie przy włączonym silniku.
Wyłączyć kamerę i iluminator z przodu urządzenia.
W zakładce Setup użyć przycisków Disconnect w polach Camera oraz Motor 1.
Zamknąć oprogramowanie Lumo Scanner.
Przenieść zgromadzone dane na serwer Zakładu.

Ze względu na duży rozmiar danych można pozostawić proces na noc.
Zamknąć system Windows (Windows – Shut down).
Po zamknięciu systemu wyłączyć zasilanie w kolejności od góry do dołu.
Wyłączyć zasilacz awaryjny UPS.
Schować wzorzec bieli, chwytając tylko za boki.
Ostrożnie założyć osłonę obiektywu.
Wyczyścić miejsce pracy.

Załącznik 1: obiektywy

Załącznik 2: etykiety

Wzór etykiet jednorazowych (źródło: Butz 2016)

Rejestr zmian

16.11.2022, MZ – wersja inicjalna.

17.11.2022, MZ – pierwsze poprawki.

30.11.2022, MZ – kolejne poprawki. Pierwsza wersja Quarto.

09.12.2022, MZ – poprawki, dodano info i wzór etykiet.

14.12.2022, MZ – poprawki, dodano informacje i fotografie obiektywów.

Maurycy Żarczyński 2022-12-14